數字電視傳輸技術新進展及展望

秦朝輝

【摘要】數字電視傳輸技術是數字技術發展的產物，代表了一個國家科學技術發展的水平。本文介紹了數字電視傳輸技術以及常見的幾種數字電視傳輸技術應用場景，指明了數字電視傳輸技術未來發展方向，提出了數字電視傳輸技術應當緊跟時代潮流發展的結論。

【關鍵詞】數字電視;傳輸技術;衛星電視

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.03.006

數字電視傳輸技術所涉及的技術包括三個方面，第一是現代通信技術、數字信號處理技術和微電子技術。所以綜合來看，數字電視傳輸技術的發展水平是由這三項技術決定的，如果這三項技術中有一項技術不能實現，那整個數字電視傳輸技術就實現不了。

1. 數字電視傳輸技術概述

數字電視是一個相對的概念，是相對于模擬電視而言的。相對于模擬電視來說，它的集中優勢有以下幾點：第一，具有更高的頻譜利用率。它的高頻譜利用率是依靠單頻網SFN技術實現的。SFN技術集結多種先進技術于一身，可以有效靈活的解決廣播的覆蓋問題，更能解決數字電視地面廣播的“峭壁效應”;第二，超強的抗干擾能力，正是這種能力極大提高了電視節目傳輸的可靠性;第三，從技術層面說的，具有更高的有效性，就是說要覆蓋同樣的范圍，數字電視的發射功率相比模擬電視要小一個數量級。第四，數字電視傳輸技術具有很強的可擴展性、可分級性和操作性。這樣設計的目的就是為了實現各類通信網絡和計算機網絡的互聯互通，這一點是有長遠發展目標的，是為了國家未來信息基礎設施建設目標的實現。中國社會所處的發展階段，有一個大的背景是三網的融合。在這個發展環境下，不僅有利于電視新業務的開展，也可以促進廣電新經濟增長。為了實現電視新業務的發展，促進數字技術和主流媒體建設，國家財政給予很大的財政支持。在全國實行數字電視的覆蓋，并全面關停模擬電視網絡。

但是不得不承認的是，這種數字電視系統的實現是一個復雜的工程，從節目制作到信號的傳輸方式，這些都涉及新技術、新設備的使用。當然還包括了相應的接收設備，顯示設備，這些在數字化的過程中要實現更新換代。同時從電視臺到終端用戶設備的全部改造和替換，所以從這些設備和技術方面說，這就是一個規模巨大的系統工程，發達國家在實現這一數字化改造過程中，用了很長的時間，同時也付出了很大的代價，不僅僅是經濟成本和人力成本，這是以他們網絡技術高速發展為基礎，為他們電視產業搶占了商機，提供了全球市場。但是他們制定的各種標準，都是出于他們自身的發展目的。

從技術角度來說，標準清晰度數字電視的信源編碼標準基本采用的都是MPEG-2標準，但是隨著電視清晰度的提高，高清及超高清電視多采用H.264/AVC標準，更高效的標準是H.265，這是一種效率更高的標準，目前在很多國家已經普遍推廣。按照信號的傳輸方式，人們將數字電視傳輸技術分為三種：第一種就是地面傳輸數字電視;第二種是衛星傳輸數字電視;第三種是有線傳輸數字電視。本文用地面傳輸數字電視標準為例。眾所周知，數字電視的三種標準之間最明顯的區別就是信道編碼與調制技術的不同，在這個方面，美國、歐洲國家、日本都各不相同。中國發展了具有自主知識產權的信源編碼標準-AVS。從整個全球范圍來分析，廣電頻譜的利用率較低，解決這一問題的辦法就是研究新的數字通信理論，開發出高頻譜利用率的傳輸技術。

2. 目前常見的數字電視傳輸技術

2.1 有線數字電視

從全球數有線數字電視的發展來看，歐洲的DVB-C代表的一些數字電視在技術方面已經較為成熟。DVB組織為了更好的使用這種技術的發展，更新了新的標準，也就是我們現在看到了DVB-C2，它在原來的基礎上增加了有限網絡傳輸的容量，并且這種容量，促進了新業務模式的開展，同時也提供了很多根據不同服務需求定制的模式和選項，實驗表明，它在原有技術的基礎上，時下了頻譜率的30%提升，在模擬電視關閉以后，HFC網在優化后它的下行容量增加了60%以上，據有關專家的分析，這種技術可以滿足下個十年有線電視發展需求。

2.2 衛星數字電視

衛星數字電視有很強的應用地域劃分，在農村或者地形復雜的偏遠地區，利用衛星傳輸的高覆蓋率可以實現數字電視信號的有效傳輸，不僅可以降低成本，同時也能增強傳輸的質量，如果要追溯這種技術，就要回到1994年，那個時候，DVB-S的業務發展明顯不能滿足需求，所以在2004年推出了新的技術，也就是DVB-S2。它在傳輸性能和業務支撐能力方面提高了很多，正在向著全球市場進軍。從目前發展情況來看，全球最大的直播衛星運營商技術平臺擁有上千萬的用戶，這些衛星數字電視提供了100多套高清節目。根據中國的國情，使用衛星數字電視對邊遠地區進行覆蓋必然是一種大勢。我國利用自主標準ABS-S傳輸的直播星“村村通”工程實現了對新疆、西藏等邊遠地區實現了電視信號覆蓋，很好解決了農牧民看電視的問題。

2.3 地面數字電視

地面傳輸可以有效的解決農村電視信號覆蓋問題。從現實情況來看，農村的人口相對較少，利用地面傳輸，可以很好的解決這個問題。地面的數字電視目前的受眾是很多的。地面的廣播信道有一個缺點就是有長達幾十微秒的多徑延遲、信號場強的變化范圍很大、單頻網干擾等。基于這些原因，地面的傳輸成為難度最大的一種傳輸方式，這樣的信道條件下，接收機的設計就相對困難。世界上目前有四種支持地面傳輸的技術標準。歐洲的DVB-T、我國的DTMB、美國的ATSC以及日本的ISDB-T，這是目前地面傳輸技術領先的四個可利用的技術標準。但是信息技術的發展是與時俱進的，目前全球發展的目光都聚集在3D電視技術和超高清電視技術層面，而要實現這些技術，它的傳輸方式必然要在技術上和設備上進行革新。DVB組織在2008年推出了二代標準DVB-T2，這種標準支持固定接受和便攜移動接受，這是最先進行革新的技術，說明歐洲國家在數字電視方面是領先國際水平的。尤其是在地面數字電視方面。目前很多國家雖然展開了一系列的追逐比賽，但是它的專利費用是很多國家難以接受的。所以DVB-T是目前最佳的解決問題方案。

3. 數字電視的發展前景

科學技術的發展是沒有終點的，無論是高清晰度數字電視還是3D電影都不能給觀眾最好的視覺體驗，其中6電影技術的缺點是需要觀眾佩戴眼鏡，眼鏡是公用，并且長時間佩戴對眼睛也有損害。3D電視的觀看可以采用裸眼，但是這對技術有極高的要求。不管是哪種路線技術，其中的傳輸能力都需要擴展。下文為了更好的發展電視行業從兩種技術進行論述，打開未來更好的發展前景。

3.1 MIMO技術的探索

數字電視的發展具有很強的技術性，在世界范圍內要實現技術的領先是比較困難的。在世界范圍中，廣電頻譜的利用率相對于通信行業來說還是相對較低的，就是技術領先的美國也同樣面臨這樣的問題。在美國，廣電產業正在面臨頻譜被收回的可能，這是技術層面提出的新挑戰，要迎接這一挑戰，就需要充分利用數字通信的最新技術，進而提高頻譜利用率，這是一條唯一可行的路線，再沒有其他途徑。要實現這一目標，有幾個可行的方法，第一就是采用MIMO技術，這種技術的優勢體現的范圍比較小，主要是在無限局域網中。是5G移動通信系統的關鍵技術。這是一種多天線技術，它除了增加一定的傳輸容量以外，還可以擴大覆蓋面積，同時也提升了抗干擾能力。

3.2 高階調制技術的探索

這種技術在相同發射功率下，接收機的工作門限上升使得覆蓋范圍變小，有一個必須回答的問題就是提高頻譜效率的同時如何保證原有的覆蓋，很多人都知道，高階調制可以有效的提高頻譜效率。在采用單頻網增加覆蓋范圍的同時，同時也就引入了干擾因素，這對高階調制接收機技術來說又是一種挑戰。這是因為采用高階調制技術的接收機性能受到嚴重影響，它對噪聲、干擾器件、具體的量化表現等都表現出極為敏感的狀態，這不僅影響了它的工作，也直接造成整個運營系統變得低效，造成資源浪費。這個時候也就只能對接收技術進行革新了。這還不是唯一的困境，還有一個困境就是高階調制對PAPR也異常敏感，這樣就會使得射頻器件的要求變得越來越高，不僅提高了可實現成本，也造成了技術上的一種鴻溝。在技術方面最近新研究的方法中，需要有一種數字信號處理的方法補償RF損傷。

4. 結束語

廣播電視數字化不只是為了給群眾帶來娛樂的方式，還是代表國家科學技術水平發展，因為廣播電視數字化和現代通信技術、數字信號處理技術、微電子技術等都有緊密關系。綜合來看，上述的這些技術已經取得了比較顯著的發展，并為電視事業的發展做出了巨大的貢獻，但是技術的發展是沒有止境的，即使是超高清數字電視也不是電視技術發展的終點。但是對于技術的發展可以各執己見，未來數字電視傳輸技術的發展有很多的可能性，也有很多的挑戰，需要在技術上不斷探索，不斷證實。

參考文獻：

[1]和曉勇.論超高清數字電視傳輸技術及發展趨勢[J].衛星電視與寬帶多媒體，2020：9-10.

[2]劉瑤.對超高清數字電視傳輸技術及發展趨勢的探討[J].衛星電視與寬帶多媒體，2020：12-13.

[3]林紅帆.數字電視技術現狀與發展前景展望[J].科技傳播，2018：87-88.

[4]郭昊.數字電視信號的發射與接收技術探析[J].衛星電視與寬帶多媒體，2020，（11）：66-67.

[5]梁永樂.安全生產標準化在水利工程施工中的應用[J].低碳世界，2020，10（03）：58-59.

[6]劉瑤.對超高清數字電視傳輸技術及發展趨勢的探討[J].衛星電視與寬帶多媒體，2020，（02）：12-13.

[7]陳旭華.超高清數字電視的網絡傳輸與調試技術的探究[J].數字通信世界，2019，（07）：106+161.

[8]俞立勛.組播及IGMP在數字電視傳輸領域的應用[J].電子技術與軟件工程，2019，（11）：110-111.